UN PO' DI GEOLOGIA

FAGLIE TERRESTRI

Sono profonde spaccature del terreno o dello strato roccioso per scorrimento delle masse l'una contro l'altra. Lungo la linea di frattura si rileva una radiazione molto intensa prodotta dai depositi minerali presenti in profondità e che per la natura di quest'ultimi può essere a volte radioattiva, o può produrre la fuoriuscita di gas Radon, elementi molto nocivi a tutte le forme di vita.

PIEGHE E FAGLIE

Nelle zone in compressione spesso si ritrovano molte pieghe e faglie inverse poichè in quel punto la crosta viene accorciata e allora i blocchi tendono a salire l'uno sull'altro. Tra queste devono venire distinte le faglie di scorrimento (o sovrascorrimento) che presentano un angolo con l'orizzontale molto basso, infatti sono faglie inverse con inclinazioni comprese tra 0 e 45° (in particolare si distinguono i sovrascorrimenti in flat con angoli tra 0 e 10° che in genere corrono paralleli alle stratificazioni, o in ramp con inclinazioni tra 10° e 45° che in genere tagliano, quindi fagliano, gli strati) e possono coinvolgere enormi spessori di terreno. Una struttura formata da più strutture di sovrascorrimento si chiama struttura a falde; come i prismi di accrezione (vedi le placche) che sono il risultato di una serie di sovrascorrimenti impilati l'uno sull'altro; l'Appennino Settentrionale stesso è identificato come una struttura a falde.

  una faglia diretta

   un piano di faglia

una faglia inversa

Come abbiamo visto le faglie sono il prodotto di una deformazione fragile ed improvvisa, le pieghe invece sono formate da un lento e continuo cambiamento in condizioni di deformazione duttile. Tuttavia i due processi non sono del tutto separati, ma anzi talora sono l'uno conseguenza dell'altro. In certe condizioni ad esempio il piegamento può portare ad un fagliamento come deformazione progressiva; oppure livelli di materiali più resistenti interstratificati con livelli più teneri mostreranno un fagliamento, mentre quelli più teneri si piegheranno.

Alcuni piegamenti possono addirittura essere conseguenza delle faglie come avviene nei sovrascorrimenti che producono delle pieghe anticlinali da ramp intervallate da delle pieghe sinclinali.

Accanto una tipica sequenza di sovrascorrimento

 

 

più sovrascorrimenti che creano una struttura a falde.

 

 

 

LE PIEGHE

Fig. 1 - Esempio di piega nella Formazione delle Argille Varicolori.

Le rocce possono piegarsi in più modi in risposta alle forze di compressione e a seconda delle proprietà delle rocce stesse e della temperatura e pressione alle quali erano sottoposte durante la deformazione. Le diverse modalità originano forme diverse ma per spiegare le caratteristiche generali di una piega (fig. 1) si usa una terminologia geologica specifica. Le pieghe convesse verso l'alto sono dette anticlinali, mentre quelle convesse verso il basso sono dette sinclinali (fig. 2). Le sinclinali hanno verso il nucleo rocce più recenti e le anticlinali rocce più antiche. Le linee di maggiore flessione della piega formano le cerniere. I piani inclinati che uniscono le cerniere sono i fianchi, mentre il piano che unisce le cerniere di tutti gli strati che formano una piega è detto piano assiale.

Fig. 2 - In base alla concavità, verso il basso o verso l'alto, le pieghe vengono definite anticlinali o sinclinali.

L'asse della piega è l'intersezione del piano assiale con la superficie di ogni strato. La direzione dell'asse è anche la direzione della piega. L'angolo più piccolo formato dai fianchi è detto apertura della piega e riflette l'entità della deformazione (fig. 3). L'altezza e la lunghezza d'onda indicano le dimensioni della piega. La lunghezza si può misurare come distanza fra due cerniere anticlinali o sinclinali contigue e, se non sono visibili, si misura la mezza lunghezza d'onda, cioè la distanza fra i punti di flesso. L'altezza si misura considerando la distanza tra la cerniera e il centro della linea che unisce i due punti di flesso.

 

 

 

 

Fig. 3 - Elementi descrittivi di una piega.

 

Le pieghe possono essere classificate in base a tre caratteristiche principali:

1 - direzione di chiusura e polarità: si chiamano antiformi se i fianchi immergono divergendo dalla cerniera, sinformi se i fianchi immergono verso la cerniera, neutre se chiudono lateralmente. Pieghe sinformi con al nucleo rocce più recenti sono dette sinclinali e anticlinali quando al nucleo hanno rocce più antiche;

2 - giacitura del piano assiale: con piano assiale verticale, o quasi, sono dette diritte, con piano assiale moderatamente inclinato sono dette inclinate e con piano assiale sub-orizzontale sono dette coricate. Le pieghe inclinate che presentano un fianco rovesciato sono dette rovesciate. Nelle pieghe inclinate i punti più alti e più bassi di solito non corrispondono con la cerniera e con il flesso e si preferisce usare i termini cresta e solco (fig. 4);

Fig. 4 - Classificazione della piega: sopra, in base alla direzione della concavità sotto, in base alla giacitura del piano assiale.

Fig. 5 - Classificazione in base all'angolo di apertura degli strati.

3 - angolo di chiusura della piega: il valore dell'angolo di chiusura di una piega dà indicazioni sull'entità della compressione che ha provocato la deformazione. In base all'apertura, una piega può essere definita debole, aperta, chiusa, stretta, fino a isoclinale quando l'apertura è intorno a 0°. Le pieghe deboli sono dette anche flessure (fig. 5).

Fig. 6 - Tre diversi tipi di profilo di una piega.

Il profilo di una piega è la forma dello strato piegato, osservata nel piano normale all'asse della piega (fig. 6). Il tipo più semplice è la piega parallela, dove le superfici piegate che limitano gli strati sono parallele e, pertanto, lo spessore dello strato è costante. Un tipo particolare di piega parallela è quella concentrica, in cui le superfici piegate adiacenti sono archi di cerchio con centro comune, detto centro di curvatura della piega.

Fig. 7 - Esempio di pieghe simili con piano assiale sub-orizzontale.

Le pieghe simili sono formate da strati inspessiti in cerniera e assottigliati lungo i fianchi (fig. 7). Lo spessore di ogni strato cambia con regolarità tale che lo spessore misurato parallelamente alla superficie assiale resta costante. In una piega simile, la forma delle curve adiacenti deve corrispondere perfettamente e consente a questo tipo di piega di conservare la sua forma indefinitamente attraverso strati successivi. Pieghe con fianchi piatti e cerniere ad angolo acuto sono dette a chevron o a fisarmonica (fig. 8). Se la piega a chevron è asimmetrica, i fianchi brevi sovrapposti sono detti kink-bands. La pieghe concentriche o parallele non possono svilupparsi oltre una certa profondità, in quando lo spessore degli strati rimane costante. Al contrario, le pieghe simili possono svilupparsi verso il basso per distanze indefinite, perchè cambia lo spessore. Il kinking mantiene lo spessore ma, data la geometria della cerniera, può svilupparsi anche in profondità. La simmetria di una piega indica fianchi di lunghezza quasi uguale, senza vergenza. Con "vergenza" si intende che un fianco è più sviluppato dell'altro.

Fig. 8- Esempio di pieghe chevron.

 

FRATTURE E FAGLIE

Fig. 9 - Strati dislocati da una faglia nella Formazione Marnoso Arenacea.

Le fratture sono zone presenti all'interno dei corpi rocciosi dove viene a mancare la coesione del materiale. Possono essere considerate superfici di discontinuità, cioè zone di debolezza della roccia. Se esiste uno spostamento misurabile tra le parti del corpo roccioso fratturato, la frattura si chiama faglia (fig. 9) Se non esiste uno spostamento misurabile, si chiama semplicemente frattura o giunto. La superficie di una faglia può avere una forma planare o anche un andamento complesso, concavo o a gradinate, che viene comunque semplificato col termine superficie di faglia della quale si può indicare la giacitura come per uno strato, misurandone l'immersione o la direzione e inclinazione. La linea di faglia è l'intersezione del piano di faglia con la superficie topografica (fig. 10). L'inclinazione del piano di faglia è in genere misurata come l'angolo che esso forma con l'orizzontale oppure come l'angolo tra il piano di faglia e la verticale (scarto della verticale).

Fig. 10 - Nomenclatura delle parti coinvolte con la presenza di una faglia.

I blocchi di roccia separati da una faglia possono spostarsi uno rispetto all'altro movendosi lungo il piano di faglia in qualsiasi direzione. Se lo spostamento è parallelo alla direzione, la faglia si chiama di direzione e se è parallelo all'immersione del piano di faglia, la faglia si chiama di immersione. Se il piano di faglia non è verticale, il blocco sopra di esso è detto tetto e quello sotto muro. Quando il blocco tetto è abbassato rispetto a quello muro, la faglia si chiama normale o diretta, mentre si chiama inversa (fig. 11) quando avviene il contrario.

Fig. 11 - La faglia diretta provoca un abbassamento del tetto rispetto al muro; la faglia inversa provoca un sollevamento del tetto rispetto al muro.

Quando la superficie della faglia è verticale o quasi e il movimento avviene principalmente lungo la direzione del piano di faglia, la faglia direzionale si chiama trascorrente (fig. 12).

Le faglie trascorrenti possono essere destre o sinistre. Il senso del movimento si osserva ponendoci su un lato della faglia e rilevando che il punto di riferimento posto sull'altro blocco si sia spostato verso destra o verso sinistra.

           

Fig. 12 - La faglia trascorrente o trasforme fa traslare i due blocchi sul piano orizzontale.

La misura dello spostamento relativo dei due blocchi di roccia viene detto rigetto e si calcola misurando la dislocazione di due punti originariamente vicini. Nella realtà questo non è sempre possibile. Il rigetto di una faglia è evidenziato quando vi sono strati orizzontali dislocati, anche se la misura totale del rigetto può essere alterata dall'erosione (fig. 13). La direzione del movimento può essere riconosciuta sul terreno dalle striature che lo spostamento dei blocchi di roccia produce sulla superficie di faglia e dalla presenza di fibre di calcite orientate secondo la direzione del movimento.

Fig. 13 - Componenti fisiche di una faglia e componenti di rigetto (scivolamento). Il rigetto si scompone in due vettori, uno orizzontale, di scivolamento ed uno verticale.

Le faglie con una superficie marcatamente arcuata sono dette listriche. Le normali listriche hanno in superficie un andamento quasi verticale e diminuiscono l'inclinazione in profondità, fino a diventare quasi orizzontali. Si tratta di strutture molto grandi attribuite ai fenomeni di distensione della crosta terrestre (fig. 14).

      

Fig. 14 - Un sistema di faglie listriche è caratterizzato da una faglia principale e da una serie di faglie secondarie: quelle con uguale direzione sono dette sintetiche, mentre quelle con direzione opposta sono antitetiche.

Al procedere della distensione, la zona fratturata si amplia sempre di più, formando in superficie strutture tipiche denominate a pilastri e a fosse (più note coi termini tedeschi Horst e Graben). Perché le fratture dei corpi rocciosi possano spingersi fino a grandi profondità, si accetta comunemente l'ipotesi che alla base esista un piano di scollamento sul quale la faglia possa scorrere (fig. 15). A grandi profondità le faglie si trasformano in zone di taglio duttile in quanto ad alte temperature la roccia diventa duttile e non si frattura più. Le faglie listriche inverse sono più frequenti nelle zone in cui avviene compressione. La formazione di queste faglie dà luogo agli accavallamenti di falde rocciose e si sviluppano con un andamento piatto (flat) negli strati di rocce sedimentarie duttili, come ad esempio le argille, mentre assumono una forma a gradino (ramp) dove la roccia diventa più resistente (il termine geologico corretto è "competente"), come nel caso dei calcari. I sistemi di faglie possono avere uno sviluppo asimmetrico con formazione di numerose faglie secondarie che terminano contro la faglia principale. Le faglie secondarie si chiamano sintetiche se hanno lo stesso movimento di quella principale e antitetiche quando sono a questa opposte.

Fig. 15 - Nelle zone di distensione le faglie delimitano blocchi che sprofondano dando luogo a fosse tettoniche (graben) delimitate da zone rialzate (horst).

 

Fonte: www.geologia.com

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